20

ИЗ УМК.

Систематика. Цианобактерии. Роль в биосфере. Царство грибов. Особенности строения, способы питания, размножения, принципы классификации. Отделы грибов, основные классы и порядки. Низшие растения. Водоросли: классы и порядки. Экология водорослей. Лишайники как симбиотические организмы.

Раздел 3. Систематика водорослей и грибов (3 семестр)
11. Современные взгляды на систему органическо­го мира и место в ней растений, грибов. Систематика растений как наука, задачи и методы. Принципы классификации.	6	2	2	-	4
12. Общая характеристика водорослей. Принципы классификации. Общая характеристика отделов водорослей.	40	10		10	20
13. Экологические группы водорослей, их значение в природных экосистемах, использование человеком.	8	2		-	4
14. Общая характеристика царства Грибы. Принципы классификации. Краткая характеристика отделов грибов.	32	8	2	8	16
15. Лишайники. Общая характеристика. Экология грибов. Характеристика основных экологических групп грибов, их значение в природе и практической деятельности человека.	10	2		2	4

Тема 1. Современные взгляды на систему органического мира и место в ней растений, грибов. Систематика растений как наука, задачи и методы. Принципы классификации.

План лекции:

1. История развития взглядов на систему органического мира. Самостоятельно.

2. Cовременные взгляды на систему органического мира.

3. Систематика растений, как наука. Самостоятельно.

4. Принципы классификации эукариот. Низшие и высшие растения. самостоятельно.

Современные взгляды на систему органического мира и место в ней растений. Различие взглядов на объем царства «Растения», выделение и обоснование критериев, характеризующих растительное царство. Высшие и низшие растения, их отличительные признаки.

Уже давно путем наблюдений и сопоставлений было установлено, что живые организмы обладают постоянными признаками, по которым их можно распределять в отдельные хорошо различающиеся группы. Длительное время группирование организмов проводилось по внешнему сходству. Возможность такого группирования основана на том, что выделяемые группы в той или иной степени связаны между собой эволюционным родством, хотя вследствие конвергенции сходными признаками могут обладать и неродственные группы, например – кактусы и молочаи.

За последние 10 лет в биологии произошли кардинальные изменения и достижения, связанные с широким использованием усовершенствованного оборудования и применением новых методов исследования. Они повлекли за собой коренной пересмотр прежних взглядов на систему органического мира.

Усовершенствованные приборы для тонкого изучения клетки позволили обнаружить в клетках и на их поверхности целый ряд ранее невидимых деталей, которые вошли в комплекс таксономически значимых признаков при сравнительной характеристике отдельных групп организмов.

Анализ первичных и вторичных метаболитов сравниваемых организмов сменился анализом кодирующих молекул – ДНК и РНК. Возникла принципиально новая наука – геномика, которая произвела переворот в основных принципах биологической методологии. Если раньше путь исследования был направлен от признака к кодирующему этот признак гену, то теперь стало возможно по структуре гена установить кодируемый им продукт; т.е. путь исследователя теперь направлен от гена к признаку. Сведения об этих продуктах собираются в банках генов, и любой исследователь может через Интернет получить информацию о функциях продуктов того или иного гена.

В практике работы систематиков широкое признание получили методы кладистики, в которых на смену интуитивного сравнительного анализа таксономически значимых признаков пришли математические методы определения с помощью специальных компьютерных программ предковых и производных форм, расчета мест ветвления эволюционного дерева и длины его ветвей.

На базе геномики и кладистики на рубеже XX и XXI столетий возникла новая наука – геносистематика, в задачи которой входит исследование генов изучаемых организмов и по статистически достоверным сравниваемым данным построение эволюционных деревьев. Такие деревья называют филогенетическими, так как они указывают на признаки сходства сравниваемых групп организмов, обусловленных филогенетическим родством.

Первичную процедуру геносистематики составляет определение последовательности пар азотистых оснований (нуклеотидов) ДНК – секвенирование. Для целей геносистематики секвенируют одни и те же гены, чаще всего гены рибосомальной РНК, т.е. участки ДНК, на матрицах которых синтезируются молекулы рибосомальных РНК(rib-гены). Сравнение структуры этих генов у разных организмов позволяет изучать события, происходившие лесятки и сотни миллионов лет назад и строить макрофилогении (царства, отделы, классы).

Для получения более полной информации используют также гены, контролирующие синтез белков-тубулинов (tub-гены), из которых построены микротрубочки, присутствующих в клетках всех эукариот. Для построения филогений фототрофных организмов используют гены, контролирующие синтез рубиско– фермента, связывающего CO² на начальном этапе фотосинтеза. Этот фермент вырабатывается у всех организмов, имеющих оксигенный фотосинтез – от цианобактерий до высших растений и считается самым распространенным в природе белком.

Существующие в современной систематике различия во взглядах на объем растительного царства объясняются использованием различных критериев при выделении царства.

Структурно-морфологический критерий – выделение таксонов базируется на сопоставлении и сравнении особенностей строения. Неклеточные (вирусы), клеточные (прокариоты, эукариоты). Среди последних учитываются признаки морфологической дифференциации: одноклеточные, многоклеточные, тканевые. По этому принципу традиционно растения делят на низшие и высшие.

Эколого-трофический критерий– выделение таксонов основывается на особенностях питания автотрофы, гетеротрофы, а в пределах каждой из групп соответственно фотосинтетики и хемосинтетики; осмотрофы и зоотрофы. На основе эколого-трофического критерия к царству растения относят фотоавтотрофные организмы с оксигенным фотосинтезом, т.е. все водоросли и высшие растения. Данный критерий взят за основу при создании пяти- или четырехцарственной системы органического мира, которая получила широкое распространение во второй половине 20 века.

При использовании филогенетического критерия организмы объединяются на основе общности происхождения, которое на современном этапе устанавливают преимущественно методами геносистематики. По этому критерию к царству «Растения» относят только зеленые водоросли и высшие растения, связанные между собой общностью происхождения. При таком подходе объем растительного царства сильно сужается. Остальные группы организмов, традиционно рассматриваемые, как растения, формируют другие филы (царства), не связанные прямым родством с зелеными водорослями и высшими растениями (см. таблицу).

В то же время, применение обоих критериев не предусматривает рассмотрение грибов в пределах растительного царства, их изучение в рамках ботанического курса «Низшие растения» является лишь данью университетских традиций, сложившихся еще в XIX веке.

Мегасистема организмов, изучаемых в курсе ботаники (водоросли, грибы и грибоподобные организмы, высшие растения)

Царство	Отдел	Трофическая группа
Прокариоты: Gracilicutobiontes Грациликутобионты	Cyanophyta(Cyanobacteria) Cинезеленые водоросли –Цианобактерии	Водоросли
Эукариоты: Euglenobionthes- Эвгленобионты	Euglenophyta- Эвгленовые Acrasiomycota- Акразиевые слизевики	Водоросли Миксомицеты
Myxobiontes– Миксомицеты	Myxomycota– Миксомикоты Plasmodiophoromycota- Плазмодиофоровые Dictyosteliomycota– Диктиостелиевые	Миксомицеты или слизевики
Mycota Настоящие грибы	Chytridiomycota-Хитридиомицеты Zygomycota- Зигомицеты Ascomycota-Аскомицеты Basidiomycota-Базидиомицеты	Грибы Грибы Грибы Грибы
Straminopiles Страминопилы	Labirintulomycota- Лабиринтуломицеты Oomycota- Оомицеты Ochrophyta- Охрофиты	Миксомицеты Грибы Водоросли(золотистые, желтозеленые, диатомовые, бурые и др.)
Prymnesiabiontes– Примнезиобионты	Prymnesiophyta-Примнезиофиты	Водоросли
Cryptobiontes Криптобионты	Cryptophyta- Криптофиты	Водоросли
Alveolobiontes-Альвеолобионты	Dinophyta-Динофиты(перидинеи)	Водоросли
Rhodobiontes– Родобионты	Rodophyta- Багрянки, Красные водоросли	Водоросли
Viridiplantae- Зеленые растения	Chlorophyta- Зеленые водоросли Отделы высших растений: Bryophyta– Мохообразные Rhyniophyta(Propteridophyta) – Риниофиты, проптеридофиты Lycopodiophyta– Плауновидные Psilotophyta– Псилотовидные Equisetophyta(Sphenophyta) – Хвощевидные, Членистые Pteridophyta(Polypodiophyta) – Папоротникообразные Pinophyta(Gymnospermae) – Голосеменные Magnoliophyta (Angiospermae)– Покрытосеменные	Водоросли Высшие растения